药用高阻隔聚酯瓶的加工与成型技术
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高阻隔PET瓶的最新技术NewteChnOlOgyinbarrierPETbOttIeS刘佳玲编译一,国外高阻隔材料和处理技术对于啤酒容器来说,一些潜在技术的应用带给PET瓶供应商新的机遇。
以啤酒用包装材料来看,过半数的业者在3~10年间有l一5%啤酒容器将会被塑料包装材料所取代。
}Eastman化学公司针对啤酒、果汁、蕃茄酱产品用的包装材料,开发出具高阻隔PET用的聚合物NanocompositeS。
使用此聚合物不需改变加工成形的过程,利用现有吹瓶成形机即可生产各种形状的瓶子。
使用少量的Clayplatelets可维持瓶身透明且无色。
・杜邦公司有2项强化阻隔性技术已在实用化阶段。
其中之一为具有原始PET2~3倍阻隔性的调制聚合物,另一项技术称为Clearaluminum的表面涂布系统。
该公司表示此涂布系统具有原始PET30~40倍的阻隔性,另外回收PET瓶经由切碎冷水冲洗后,可以很容易将涂布分离,无回收处理上的问题。
+利乐公司为了要改良PET瓶的阻隔性能,而开发出两项阻隔性涂布技术。
此涂布技术称为Glaskin及Sealica,Glaskill使用单一配置的吹瓶成形机,而seal-ca则使用双配置的吹瓶成形机。
GlasIdn系统是将吹瓶成形后的PET瓶肉面涂布透明氧化硅(Siox)的薄层。
涂布能力为每小时18,000瓶。
测试结果得到利用此PET瓶充填啤酒或果汁的贮存期限可到4~12个月。
此涂布处理系统与西得乐公司的电浆涂布技术完全不同。
另一方面seaⅡca系统适用在射出成形机的模具预成形上,处理周期与一般百分之百PET预成形相同。
另外该公司与DowCheInical公司共同开发出含有RDGE(resorcinoldigiycidylether)的阻隔复合材料“Blox”。
}可口可乐公司与德国Eesen大学共同开发出Bestpet(阻绝强化砂处理PET—BarrierEmmncedSilicaTreatedPET)的外表涂布处理系统。
聚酯是热塑性饱和聚酯的总称,它包括pet、PEN、PCT及其共聚物等。
其中PET是开发最早、产量最大、应用最广的聚酯。
自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)商品化以来,由于廉价的原料以及所制的薄膜和容器具有诸多优点,如质轻、透明、容易重新密封,因而其使用领域日益扩大,用量亦越来越大,成为塑料包装中用量增长最快的树脂。
目前世界上每年仅PET 瓶消费树脂就高达300万吨以上,大部分作为一次性包装使用。
近几年来,随着人们生活水平的不断改善,和消费水平的日益提高,对塑料包装的高性能、多功能性及环境保护性的要求也越来越高。
尤其是高阻隔性作为 PET 包装材料的主要功能,日益受到人们的关注,并得到了迅速发展。
本文就高阻隔性聚酯(PET、PEN),特别是pet瓶的国内外现状和技术发展作了评介。
高阻隔性容器:所谓高阻隔性,通常是指包装材料对气体、液体等渗透物具有高的阻隔作用。
诸如防止氧气的侵入以避免食品氧化变质;防止水或水蒸气的渗透以避免商品受潮变霉;防止香气、香味的逸出以避免食品品质的降低/降级;防止二氧化碳的外逸以免饮品变味和变质等。
因此,高阻隔性PET 主要用于制作食品、饮料等包装。
近几年,对包装用树脂容器的要求越来越高,也越来越多样化。
比如,为了加热杀菌在灌装时必须采用耐热容器;为了灌装含二氧化碳饮品必须采用耐压容器。
此外还有其它多种多样的性能要求,比如包装容器的轻量化、薄壁化、小型化及多样化,以及为保护灌装物品性能品味而要求的各种高阻隔性能以及耐化学性等。
据报道,目前国外市场上的大多数PET啤酒瓶都是采用经过改性的高阻隔性pet瓶制作的。
高阻隔性PET包装容器在饮料、啤酒、化妆品的包装方面已得到一定的应用。
据国外资料报道,美国可口可乐公司在中南美洲已将高阻隔性聚酯包装材料用于啤酒包装以及500毫升可口可乐包装。
高阻隔性聚酯技术:以PET为代表的聚酯由于综合指数优,在饮料包装中得到广泛应用。
1995年世界PET瓶用树脂消费量超过250万吨,2002年消费量为450万吨。
圜5HI…蒯m阳m,PET一高阻隔聚酯瓶的改性技术及发展前景舀文/韩虞梅韩笑PETD两弓28目前,聚酯瓶(P王汀)已逐渐成为饮料包装领域的首选材料,由于其具有透明性好、化学性质稳定、阻隔性相对较好、质轻价廉和可回收再利用等优点,因而应用十分广泛。
但作为啤酒包装,PET瓶的气体阻隔性仍不符合要求。
因此,不断提高聚酯瓶的气体阻隔性是当前的主要研究方向。
我国是世界啤酒生产大国,也是啤酒销售大国,研究开发啤酒的高阻隔聚酯包装材料具有十分重要的意义。
1、共聚改性为提高聚酯(PET)的阻隔性能,通常采用二醇类、二羧酸类或NDc(2,6一萘二甲酸二甲酯)等作为共聚载体,对聚酯进行共聚改性。
最近,日本三井石油公司开发的共聚酯B010,就是由对苯二甲酸、间苯二甲酸、乙二醇和一种特殊的二醇聚合而成的,属非晶型聚合物,当其与20%的PET共混时,共聚物可在与PET相同条件下成型加工,气体阻隔性能优于戌玎,产品主要用于小型塑料容器市场。
另外,美国Amoco公司也已开始生产一种含有稳定氧键的透明共聚聚酯Amosorb3000,用该共聚聚酯制作的啤酒瓶,不仅能阻隔从容器壁通过的氧,而且可以消除生产中封存在容器顶部的氧。
2、共混改性在聚酯(PET)中加入其它物质,如LcP、MAx6、PEN、eVe上OplngteChnOlOg弋工’./’一,纳米/无机/粒子等,可对其进行共混改性。
现已有改性PET进入市场销售阶段。
用PET制作的饮料瓶,不仅提高了耐热温度、气体阻隔性和耐紫外线性,还可以进行高温清洗,并在高温条件下灌装饮料。
另外,符合环境保护要求,可以重复使用,是未来取代玻璃啤酒瓶的理想高分子包装材料。
目前,国外正在研究通过PET和液晶聚合物(LcP)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)共混来制造瓶壁更薄、阻隔性更好的包装容器。
LcP有极好的阻隔性,在PEl仉cP共混物中,LCP粒子被双向拉伸,分子形成类似于片状的结构,片状结构平行错开排列,对气体渗透有类似于“迷宫”的效果,可有效地阻止气体的渗透。
PET高阻隔聚酯瓶的改性技术及发展前景PET高阻障聚酯瓶是通过改性技术来提高其阻障性能的一种塑料瓶。
PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)是目前广泛应用于食品、饮料、医药等行业的常见包装材料,因其具有优良的透明性、机械性能和耐温性能而备受青睐。
然而,由于其本身化学结构的特性,PET瓶在一定程度上存在渗透性,不能有效隔绝氧气和水分的进入,限制了一些产品的使用寿命和质量。
为了解决这一问题,研究人员通过改性技术对PET瓶进行改进,以提高其阻障性能。
目前,主要的PET高阻障瓶改性技术包括以下几种:1.添加阻障剂:通过向PET瓶中添加一定量的阻障剂,可以减缓或阻止氧气和水分的渗透,提高PET瓶的阻障性能。
常见的阻障剂包括二氧化硅、氧化锌和碳酸钙等。
2.复合包装:将PET瓶与其他材料进行复合,形成多层结构的包装材料。
例如,将PET瓶与金属箔、陶瓷膜等复合,可以有效提高其阻障性能。
3.涂层技术:利用聚合物涂层技术,在PET瓶的表面形成一层涂层,起到阻隔氧气和水分的作用。
常用的涂层材料包括聚酯树脂、聚酰胺和聚对苯二甲酸。
通过这些改性技术,PET高阻障聚酯瓶的阻隔性能得到了显著提升,能够有效隔绝氧气和水分的进入,延长产品的保质期和使用寿命。
因此,PET高阻障瓶在食品、饮料、医药等行业有着广泛的应用前景。
不仅如此,随着社会对环境保护的关注不断加强,对包装材料的要求也越来越高。
传统的塑料瓶对环境造成的污染和资源消耗大,而PET高阻障聚酯瓶具有可回收利用的特性,可以在一定程度上减少包装废弃物的数量。
因此,PET高阻障聚酯瓶也符合可持续发展的趋势,将在未来得到更广泛的应用。
总之,PET高阻障聚酯瓶通过改性技术的不断发展,其阻障性能得到了显著提升,逐渐成为包装行业的一个重要应用方向。
随着环保意识的增强,对可持续发展的要求也将进一步推动PET高阻障聚酯瓶的发展,为不同领域的产品提供更好的包装解决方案。
pet高阻隔生产工艺PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)是一种广泛应用于塑料行业的聚酯材料。
它具有优良的耐热性、耐候性和透明度等特性,被广泛用于瓶装饮料、食品包装等领域。
PET高阻隔生产工艺是一种将PET材料具备高阻隔性能的工艺。
下面将详细介绍PET高阻隔生产工艺。
首先,PET高阻隔生产工艺的关键是原料选用。
为了达到高阻隔性能的要求,需要选用具有良好屏蔽性能的添加剂,以增强PET材料的屏蔽效果。
常用的添加剂有陶瓷颗粒、金属薄膜等。
这些添加剂能够有效阻隔空气、水分、氧气等透过PET材料的物质,从而提高PET材料的阻隔性能。
其次,PET高阻隔生产工艺的关键是工艺参数的控制。
在PET制品的生产过程中,需要控制熔体温度、熔体流动速度、压力等参数,以确保PET材料能够均匀地包覆添加剂,并获得良好的阻隔效果。
同时,还需要选择合适的模具和成型工艺,以确保PET制品的尺寸稳定性和光滑度。
最后,PET高阻隔生产工艺的关键是工艺设备的选择。
由于PET材料在高温下易熔化,因此需要选用具有良好耐热性和耐腐蚀性的设备。
常用的工艺设备包括挤出机、模具、冷却系统等。
这些设备能够保持PET材料的熔体温度,在加工过程中达到理想的阻隔效果。
总结起来,PET高阻隔生产工艺是一种能够使PET材料具备高阻隔性能的工艺。
通过优化原料选择、控制工艺参数和选用合适的设备,可以生产出具有高阻隔性能的PET制品。
这对于食品、饮料等行业来说具有重要意义,能够延长产品的保质期、提升产品的品质,并满足消费者对于包装品质的要求。
随着科技的不断发展,PET高阻隔生产工艺将不断改进和完善,为塑料行业的发展做出更大的贡献。
PET瓶的加工与成型.txt只要你要,只要我有,你还外边转什么阿老实在我身边待着就行了。
听我的就是,问那么多干嘛,我在你身边,你还走错路!跟着我!不能给你幸福是我的错,但谁让你不幸福,我TMD去砍了他药用PET瓶的成型方法PET瓶的成型方法有挤出吹塑与注射吹塑工艺成型两种方式,拉伸吹塑又有一步法与两步法之分,在一步法成型中,型坯的成型、冷却、加热、拉伸与吹塑和瓶体的取出均在一台机器上依次完成,两步法则采用挤出或注射成型型坯,并使型坯冷却到室温,成为半成品,然后把型坯送入再加热并在拉伸吹塑机器中成为瓶体。
即型坯的成型、拉伸与吹塑分别在两台机器上完成。
一步法注射吹塑PET瓶,注吹设备中需要有两副模具即注塑型坯模和吹塑模具。
而注塑型坯模主要由型坯模腔及芯棒构成,其各部位尺寸参数选用的正确与否是瓶体能否成型的关键,因此很有必要将模具型坯尺寸参数结合成型工艺进行合理选取。
(1)PET瓶的高度与其颈部螺纹直径之比值可确定型坯与芯棒的长径比(L/D)。
芯棒长径比一般取值原则是不超过10比l,这是因为在型坯模具中芯棒为悬臂梁,且在充模时受高注射压力的作用。
长径比选值较大时其芯棒弯曲较大,容易造成型坯壁厚分布不均匀,但是能通过程序来控制熔体的充模速度或在充模过程中,用滑动顶针暂时固定芯棒头端以使芯棒对中,此时芯棒的长径比可取大值。
型坯高度是参考瓶体的高度乘以高度系数所得,一般为瓶体高度的92%-95%。
为保证型坯有好的透明度,熔体充入型坯模后,要快速将温度降至145℃以下,但要比聚酯材料的玻璃化温度(82℃)高些,且越接近玻璃化温度,吹塑瓶的透明度就越高。
型坯模具冷却水温低至10℃-35℃,为了快速冷却型坯,还要采取液体或气体对芯棒连续进行内冷却,其中冷气可使芯棒有更一致的温度分布,其空气压力一般在1MPa左右。
(2)型坯注射时的熔体温度熔体温度是PET型坯成型要注意的重要参数之一,从设备方面考虑,螺杆设计对PET 的熔融、混合的均匀与熔体温度有较大影响。
高阻隔塑料瓶可以确保内装物品的性质不变,高阻隔塑料瓶的作用在食品包装、仪器包装和医药包装行业,尤其突出。
近几年来,由于塑料瓶容易加工,重量很轻,携带方便和价格低廉等原因,应用范围得到不断扩大。
但是,塑料作为一种高分子聚合物材料,氧气和二氧化碳这类低分子气体不能阻隔潮气,这些问题一直是塑料包装容器及制品所面临的一个严重挑战。
为解决此问题,国际包装界正在探索开发新的加工工艺及其材料,其中就有塑料薄膜涂层的制造技术,印在塑料瓶内表面蒸涂氧化硅(SiOx)薄膜。
通过试验证明.这种塑料瓶具有很好的特性。
例如,很强的气体阻隔性,极低的吸附性和极少的塑料析出物等。
此外,由于涂层薄膜非常薄,在回收加工时不会影响到材料的再循环。
因此,这类材料可以认为是一种有利于环保的包装材料。
一、开发技术介绍1、传统技术及问题目前.在市场上常见的气体阻隔性塑料瓶的结构形式主要有三类:①单层材料,例如,HDPE(高密度聚乙烯)、PVDC(聚偏二氯乙烯)、PET(聚酯)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)等;②共混材料,例如,HDPE和尼龙等;PET和尼龙等;③多层复合材料,例如PET/PE,PET/PVDC/PE.BOPWPE /AL/PE等等。
虽然,像尼龙和PEN等聚合物材料具有很高的阻隔性,但这种材料在实际使用中存在着突出的问题。
例如,材料价格很高,加工过程相当复杂以及工艺技术也很困难。
当然,高阻隔材料可以应用共混技术方法制造或使用多层薄膜复合技术组成,但是这种方法带来了一些难以克服的缺陷。
例如,加工技术难度增加,不利于再循环利用,材料的透明度变差.而且材料利用率降低等弊端。
2、容器开发条件从国际市场上看,已经开发的对环境友好的高阻隔塑料瓶,都考虑到能控制O2和CO2等气体的渗透性,这是在普通塑料瓶中所不具有的特性。
但是,由于上述传统的塑料材料结构上存在的系列缺陷,因此需要研究新的加工方法。
人们知道,在软包装领域,早已应用陶瓷或金属材料的真空喷涂技术来提高塑料薄膜的阻隔性。
聚酯是热塑性饱和聚酯的总称,它包括pet、PEN、PCT及其共聚物等。
其中PET是开发最早、产量最大、应用最广的聚酯。
自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)商品化以来,由于廉价的原料以及所制的薄膜和容器具有诸多优点,如质轻、透明、容易重新密封,因而其使用领域日益扩大,用量亦越来越大,成为塑料包装中用量增长最快的树脂。
目前世界上每年仅PET 瓶消费树脂就高达300万吨以上,大部分作为一次性包装使用。
近几年来,随着人们生活水平的不断改善,和消费水平的日益提高,对塑料包装的高性能、多功能性及环境保护性的要求也越来越高。
尤其是高阻隔性作为 PET 包装材料的主要功能,日益受到人们的关注,并得到了迅速发展。
本文就高阻隔性聚酯(PET、PEN),特别是pet瓶的国内外现状和技术发展作了评介。
高阻隔性容器:所谓高阻隔性,通常是指包装材料对气体、液体等渗透物具有高的阻隔作用。
诸如防止氧气的侵入以避免食品氧化变质;防止水或水蒸气的渗透以避免商品受潮变霉;防止香气、香味的逸出以避免食品品质的降低/降级;防止二氧化碳的外逸以免饮品变味和变质等。
因此,高阻隔性PET 主要用于制作食品、饮料等包装。
近几年,对包装用树脂容器的要求越来越高,也越来越多样化。
比如,为了加热杀菌在灌装时必须采用耐热容器;为了灌装含二氧化碳饮品必须采用耐压容器。
此外还有其它多种多样的性能要求,比如包装容器的轻量化、薄壁化、小型化及多样化,以及为保护灌装物品性能品味而要求的各种高阻隔性能以及耐化学性等。
据报道,目前国外市场上的大多数PET啤酒瓶都是采用经过改性的高阻隔性pet瓶制作的。
高阻隔性PET包装容器在饮料、啤酒、化妆品的包装方面已得到一定的应用。
据国外资料报道,美国可口可乐公司在中南美洲已将高阻隔性聚酯包装材料用于啤酒包装以及500毫升可口可乐包装。
高阻隔性聚酯技术:以PET为代表的聚酯由于综合指数优,在饮料包装中得到广泛应用。
1995年世界PET瓶用树脂消费量超过250万吨,2002年消费量为450万吨。
药用高阻隔聚酯瓶的加工与成型技术药用高阻隔聚酯瓶的加工与成型技术聚酯塑料瓶(PET)是当前最主要的包装容器之一,主要用于药品、碳酸饮料的包装,还可用于酒类、茶饮料、果汁、矿泉水、食用油、调味品、化妆品、农药与洗涤剂等液体的包装。
作为药品包装容器,聚酯瓶具有多种优点。
首先,聚酯瓶质量轻、成型容易且瓶体牢固。
强度和弹性明显高于其它塑料材料,可以承受相当大的冲击力而不破损,最适合作为壁薄、质轻、强度高的药品包装瓶。
PET瓶在我国上世纪80年代初问世后,便以锐不可当的势头迅速发展。
短短的二十几年时间便成为全球最主要的液体及固体包装容器。
在药品包装领域的应用中,在装药容积相同的情况下,PET瓶重量只相当于玻璃瓶的1/10左右;同样直径的包装瓶,PET瓶的容量是玻璃瓶的1.5倍。
用PET原料可以制作透明或不透明棕色的瓶体。
其次,药用PET瓶具有良好的气体阻隔性。
在常用的塑料材料中,PET瓶阻隔水汽、氧气性能最为优良,可完全满足药品包装的特殊存储要求。
PET具有优良的耐化学药品性能,能用于除强碱和部分有机溶剂外的所有物品的包装。
第三,PET树脂的回收利用率高于其它塑料,作为废弃物燃烧处理时,由于它的燃烧热卡值低而易燃,而且不产生有害气体。
第四,用PET制造的食品包装符合食品卫生要求,因为PET树脂不仅是一种无害树脂,而且还是一种没有任何添加剂的纯粹树脂,通过了包括美国、欧洲和日本在内的相当严格的食品卫生法的检验,被认为是一种合格并安全的药品和食品包装材料。
这些优点使聚酯瓶成为塑料中的佼佼者。
目前,全世界聚酯产量正以两位数的速率增长。
以聚酯为主要原料制成的药用塑料瓶无论从外观、光泽,还是理化性能和质量保证方面都是目前最理想的包装产品之一。
药用聚酯瓶的加工技术1、药用聚酯原料的特性用于瓶体吹塑的聚酯(PET)原料为饱合线性热塑性聚酯,主要应用性能指标为:特性粘度(IV)应控制在70~85ml/g,使吹塑瓶具有较高的机械强度与透明性;用于容积大(大于2升)的瓶体,选用聚酯原料的特性粘度为70~75ml/g。
注射吹塑成型药用小容积瓶优先选用较高的特性粘度指标的材料生产为宜。
由于原材料品种的选用正确与否,关系到生产过程成型工艺参数的选取和瓶体质量状况的优劣。
因此,在生产药用PET瓶时,原料的特性粘度、结晶温度、冷却速率以及取向效应等工艺数据尤为重要。
这是因为聚酯材料是一种可结晶的聚合物,其结晶速率很小,只为6μm/min(max)。
即通过工艺控制结晶温度与冷却速率等条件,使聚酯瓶成为非结晶性或结晶性,并可改变晶体类型与数量。
聚酯要求的结晶度一般在30%左右。
在稍高于玻璃化温度或稍低于熔点的温度下,聚酯的结晶速率很小,结晶需要很长时间,在175℃左右的温度下,结晶时间要短得多。
总之,仅通过加热来使聚酯结晶,其结晶过程较慢,有可能形成晶粒较大的球晶,这会折射光线,使制品呈白色,且脆性大。
此外,聚酯的结晶速率随其Ⅳ的提高而降低。
取向可使聚酯分子有序排列,促进结晶,所形成的晶体称为应变诱导晶体,其晶粒很小,不会折射光线,故取向聚酯制品为透明的。
若对取向部分结晶的聚酯试样作热定形处理,使之进一步结晶,试样仍为透明的。
所以,结晶与取向是影响拉伸吹塑聚酯瓶成型过程中保证性能的关键因素。
若对瓶体进行热灌装并用巴式消毒处理,还需要对部分结晶的聚酯作热定形处理,使之进一步结晶以提高耐热性。
2、聚酯材料的去湿与干燥由于加工聚酯时,其中所含的水分会在水解过程中与聚酯熔体发生化学反应而快速消耗,即水分在制品中产生气泡。
水解会降低聚酯熔体的特性粘度,也影响制品的机械强度与性能,而聚酯原材料是吸湿性聚合物,故加工前应经严格干燥,使其剩余湿气含量小于0.005%。
聚酯原料要采用去湿干燥系统来干燥。
由于干燥装置提供的干燥热空气从料斗底部进入原料中,吸收原料所含的湿气后返回干燥装置。
为延长干燥装置中去湿床的寿命,保持其效率,要使出自料斗的湿空气经过后冷却装置(可采用循环水冷却),使空气温度低于65℃。
要对后冷却装置进行恒温控制,以防止温度过高的空气进入去湿床。
经冷却的空气通过过滤器,以除去空气中的微粒。
空气由去湿床除去湿气,最后经过加热器加热后再次返回干燥料斗。
于燥器干燥原料的条件:干燥温度为140℃~180℃,空气露点为-40℃,空气量为0.06立方米/min(kg.h)。
干燥时间为4h。
掌握好以上条件应注意:(1)当空气量取值高于0.06立方米/min(kg.h)时可拓宽操作范围,降低干燥温度,能耗会过高。
(2)保证干燥露点尽可能低是很重要的,但露点低至-10℃时也不会有问题;但应严格监测空气露点,发现过高时,应及时降低。
(3)干燥温度是一个关键的参数,可通过在多种温度下干燥并测量型坯的特性粘度来确定最佳的干燥温度,一般为150℃~163℃。
停机时,干燥温度应降至120℃左右。
(4)干燥时间加长会降低聚酯原料的特性粘度,合理掌握干燥温度成为关键参数,温度小幅提高就会导致聚酯的特性粘度有较大的降低,因此干燥时间应尽可能短些,以拓宽操作范围。
在干燥过程中,由于聚酯的干燥温度高,设备的料斗应具有良好的隔热性能并采用玻璃纤维作隔热层,应避免干燥的聚酯原料与外界空气的接触,因为聚酯原料会快速地吸收空气中的湿气。
例如,完全干燥的聚酯原料与相对湿度为35%~40%的空气接触12min后,含湿量即达到0.005%。
药用聚酯瓶的成型方法聚酯瓶的成型方法有挤出吹塑与注射吹塑两种工艺。
拉伸吹塑又有一步法与两步法之分。
在一步法成型中,型坯的成型、冷却、加热、拉伸与吹塑和瓶体的取出均在一台机器上依次完成。
两步法则采用挤出或注射成型型坯,并使型坯冷却至室温,成为半成品,然后将型坯再加热并在拉伸吹塑机中成为瓶体。
即型坯的成型、拉伸与吹塑分别在两台机器上完成。
一步法注射吹塑PET瓶,注吹设备中需要有两副模具,即注塑型坯模和吹塑模具。
而注塑型坯模主要由型坯模腔及芯棒构成,其各部位尺寸参数选用的正确与否是瓶体能否成型的关键。
因此,需要将模具型坯尺寸参数结合成型工艺进行合理选取。
1、PET瓶高度与其颈部螺纹直径的比值可确定型坯与芯棒的长径比(L/D)芯棒长径比一般取值原则是不超过10:1。
这是因为在型坯模具中芯棒为悬臂梁,且在充模时受高注射压力的作用。
长径比选值较大时,其芯棒弯曲较大,容易造成型坯、壁厚分布不均匀。
但是,通过程序来控制熔体的充模速度或在充模过程中用滑动顶针暂时固定芯棒头端以使芯棒对中,此时芯棒的长径比可取大值。
型坯高度是参考瓶体的高度乘以高度系数所得,一般为瓶体高度的92%~95%。
为保证瓶体有好的透明度,熔体充入型坯模后,要快速将温度降至145℃以下,但要比聚酯材料的玻璃化温度(82℃)高些,且越接近玻璃化温度,吹塑瓶的透明度就越高。
型坯模具冷却水温低至10℃~35℃,为了快速冷却型坯,还要采取液体或气体对芯棒连续进行内冷却,其中冷气可使芯棒有更一致的温度分布,其空气压力一般在1MPa左右。
2、型坯注射时的熔体温度熔体温度是PET型坯成型要注意的重要参数之一。
从设备方面考虑,螺杆设计对PET熔融、混合均匀与熔体温度有较大影响。
PET注射要采用低剪切、低压缩比(约2/1)的螺杆,进料段取得长些,过渡段与计量段取得短些。
设备的机筒温度对熔体温度影响较大,提高机筒温度会降低PET熔体的特性粘度。
机筒温度对型坯透明度有明显影响,提高机筒温度可改善型坯的透明度。
例如当机筒温度为280℃时,对应的熔体温度为290℃,可保证型坯有最佳的透明度。
而机筒温度进一步提高并不能改善透明度。
机筒温度较低时,适当提高螺杆转速以霹浇口温度,可小量地改善型坯的透明度。
但由于熔体通过热流道系统的时间较短,其温度对型坯透明度改善的程度较小。
提高注射压力,即注射速率时,熔体通过喷嘴时会产生较高的剪切热,明显提高熔体温度,使机筒温度较低时就可成型透明型坯。
保压压力较高时,会提高型坯模具内熔体冷却时的结晶速率,降低型坯的透明度,尤其是在机筒温度较低时。
在实际生产过程中,对某一给定的聚酯树脂与成型设备,可以这样来确定合适的熔体温度:先逐渐降低温度,至型坯开始出现雾状,然后提高温度,刚好达到成型透明型坯的温度,成为合适的熔体温度。
注射吹塑的瓶坯(即聚酯瓶树脂)中含有乙醛,会使被包装的药品,尤其是液体药品容易产生化学反应。
所以,对瓶坯乙醛含量须加以控制,一般要求小于10ppm。
降低瓶坯乙醛含量是聚酯瓶生产工艺优质化的一项重要课题,型坯的乙醛含量与熔体的温度及停留时间有关。
熔体温度低于265℃时,乙醛含量与时间成线性关系;熔体温度高于265℃时,两者成指数关系。
由于型坯中乙醛含量与机筒温度成线性增加,支管与浇口温度的提高也会少量地增加乙醛含量,但提高流道温度时乙醛含量的增加幅度较小,这是因为熔体通过热流道系统的时间要比其在机筒内停留的时间短。
设备的螺杆转速在较低值下增加对型坯中的乙醛含量没有影响,但转速进一步提高时,产生的剪切热会提高熔体温度,增加乙醛含量。
增加背压会提高熔体温度,从而增加乙醛含量,因此在保证聚酯原料塑化均匀的前提下,要尽可能降低背压。
注射压力增加时要提高熔体温度,但因熔体通过喷嘴的时间较短,这样乙醛含量只有少量的增加,而保压压力与型坯模具温度对乙醛含量没有影响。
由此可以看出,机筒温度对聚酯型坯的乙醛含量有明显的影响,螺杆转速、注射速率、背压与热流道温度对乙醛含量的影响较小。
因此,提高注射速率、降低机筒温度可以成型透明度高、乙醛含量低的型坯。
在充模的初始时间内采用高注射压力,以稳定充模过程,然后以低压力注射,可取得较好效果。
所以,成型聚酯型坯时,熔体温度的选取要适当,以保证型坯的透明度,同时又能控制乙醛的产生,熔体温度一般约取280℃。
3、注塑型坯与瓶体吹胀比的取值注射吹塑小容积的聚酯瓶时,在工艺成型过程中,型坯主要发生轴向拉伸。
轴向拉伸越小,吹胀比(指瓶体直径与型坯直径之比)越大,瓶壁厚分布不均匀的可能性也越大,易造成瓶肩与瓶身或瓶身与瓶底过渡区域的曲线部位壁厚不均匀。
小容量瓶体吹胀比一般取1.5~1.8之间。
对横截面为椭圆形的瓶体,若其椭圆比即椭圆长短轴的长度之比小于1.5:1时,可采用横截面为圆形的型坯成型。
椭圆比不超过2:1时,可采用横截面为圆形的芯棒与椭圆形的型坯成型。
椭圆比大于2:1时,一般要求芯棒与型坯模腔均设计成椭圆形。
椭圆比增加,型坯模具的设计难度与制造成本均提高,一般不应超过3:1。
4、注塑型坯口部及颈部尺寸型坯口部直径及螺纹尺寸应与瓶口尺寸螺纹相统一,并能与瓶盖的螺纹尺寸相匹配。
因目前对此无统一的国家标准,故根据瓶体盛装物来决定瓶口部的尺寸。
确定型坯颈部尺寸与吹塑模具型腔尺寸时,还应考虑瓶体成型后的收缩,PET瓶在型坯内的吹胀气压为1.2MPa,采用5~10℃的冷却水冷却吹塑模具,使型坯吹胀后得以快速冷却。